تأثیر شدت بخشی بر نگهداری فلز سنگین در بنتونیت آلوده جامدسازی شده با سیمان

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: تأثیر شدت بخشی بر نگهداری فلز سنگین در بنتونیت آلوده جامدسازی شده با سیمان

ارائه دهنده: Provider: شیرین درویش پور - رشته عمران

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر وحیدرضا اوحدی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر مسعود مکارچیان، دکتر عباس قدیمی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: سه شنبه 24 اسفند 1400 ساعت 10 تا 12

مکان ارائه: Place of presentation: مجازی

چکیده: Abstract: چکیده: آلودگی خاک¬ها به فلزات سنگین یکی از مشکلات معمول در سراسر جهان است. نه¬تنها به دلیل رشد جمعیت جهان، بلکه به علت گسترش سریع بخش¬های صنعتی، اقتصادی و کشاورزی انباشت آلودگی اجتناب¬ناپذیر است. به دلیل استفاده از تأسیسات دفن زباله¬های صنعتی، آفت‌کش‌ها، کودهای شیمایی، انتشار از کوره¬های مخصوص سوزاندن زباله¬های شهری، اگزوز اتومبیل¬ها، فرآیند استخراج فلزات از سنگ¬های معدنی و صنایع ذوب فلزات ممکن خاک با فلزات سنگین (HMs) از قبیل روی (Zn)، کادمیم (Cd)، سرب (Pb) و مس (Cu) آلوده گردد. تخلیه و دفن محصولات آلوده به فلزات سنگین منجر به آلودگی آب¬های زیرزمینی و زمین¬های بسیاری شده¬است. به دلیل تجزیه¬ناپذیری فلزات سنگین و سمی بودن آن¬ها از نظر سیستم¬های زیستی، این دسته از آلودگی¬ها همواره از نظر زیست¬محیطی مورد توجه بوده¬اند. تثبیت/جامدسازی (S/S) به ¬عنوان یکی از روش‌های رایج اصلاح زباله‌های خطرناک شناخته‌شده و از چند دهه قبل، برای دفن زباله‌های رادیواکتیو و خطرناک مورد استفاده قرار گرفته‌است. تثبیت/جامدسازی با استفاده از مواد شیمیایی واکنش¬دهنده، روشی برای ایجاد مواد جامد پایدار است که بی¬خطر و یا دارای خطر کمتر از مواد اولیه است. جامدسازی آلاینده¬ها به تغییرات فیزیکی در مواد آلوده اشاره می¬کند که به یک ماده اتصال¬دهنده اضافه شده¬است. این تغییرات شامل افزایش مقاومت فشاری، کاهش نفوذپذیری و تراکم مواد خطرناک است. تثبیت آلاینده¬ها اشاره به تغییرات شیمیایی بین عامل ثبات¬دهنده (عامل اتصال¬دهنده) و مواد تشکیل¬دهنده خطرناک است. بسیاری از فناوری‌های پاک‌سازی خاک بر پایه اصول تثبیت/جامدسازی (S/S) مخلوطی از ترکیبات معدنی (سیمان، آهک، سیلیکات سدیم، خاک رس، فسفات، اکسیدهای فلزی، خاکستر بادی، زغال¬سنگ کوره، گردوغبار کوره و غیره) را برای ترمیم خاک‌های آلوده به آلاینده¬های آلی و غیر آلی استفاده می‌کنند. مواد قلیایی اغلب به منظور افزایش خاصیت تثبیت¬کننده خاک¬های تصفیه‌شده به¬ویژه نسبت به فلزات سنگین به این مخلوط¬ها اضافه می¬شوند. روش¬های متفاوتی برای اصلاح خاک آلوده ارائه شده¬است که عموماً شامل روش-هایی بر پایه استخراج و جداسازی آلودگی از خاک و یا روش¬هایی بر پایه جامدسازی آلودگی در خاک هستند. سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا (USEPA)؛ جامدسازی با فرآیند سیمانی شدن را به ¬عنوان «بهترین فنّاوری موجود اثبات¬شده» برای دفن بیشتر و بهتر عناصر سمّی موجود در طبیعت، مناسب دانسته¬است. استفاده از سیمان موجب مصرف زیاد انرژی و افزایش انتشار گازهای گلخانه¬ای CO2 می¬شود. تقریباً 5% از CO2 جهانی توسط صنعت سیمان تولید می‌شود. با ارتقاء توسعه پایدار، توجه به چگونگی توسعه مواد سبز با خواص مهندسی مشابه یا حتی بهتر از سیمان صورت گرفته¬است، در میان ترکیبات مخلوط به کار رفته در بسیاری از تکنیک‌های S/S، خاکستر بادی و زئولیت به دلیل ارزان بودن و خاصیت پوزولانی بسیار خوب آن به طور گسترده¬ای به عنوان جایگزین سیمان مورد استفاده قرار گرفته¬است. در مجموع هدف این تحقیق استفاده از خاکستر بادی و زئولیت در پروژه¬های دفن مهندسی زباله به‌منظور جلوگیری از گسترش و انتقال آلاینده¬های فلزات سنگین و صرفه¬جویی در مصرف سیمان در پروژه¬های جامدسازی زباله با استفاده از خاکستر بادی و زئولیت در گروه مصالح با ارزش مالی کمتر است. خاکستر بادی و زئولیت به صورت 10 الی 50 درصد وزنی خاک، به بنتونیت آلوده با غلظت¬های 10، 50، 100 و 150 افزوده شده است. پس از نگهداری نمونهها طی مدت 7 و28 روز، نمونه¬های تثبیت/جامدسازی شده مطالعات پژوهش در دو بخش درشت ساختاری و ریزساختاری ارزیابی شده است. در بخش اول، مطالعه و بررسی واکنش¬های هیدراسیون سیمان و نحوه تشکیل واکنش¬های پوزولانی ناشی از خاکستر بادی و زئولیت طی زمان صورت گرفته است. نتایج حاکی از آن است که در نمونه¬های دارای 50% چسباننده حاوی زئولیت واکنش¬های پوزولانی نسبت به سایرنمونه¬ها سریع¬تر است و زمان گیرش نهایی این نمونه¬ها کمتر است. در بخش دوم رفتار کاتیون¬های سرب و خاکستر بادی و زئولیت با غلظت¬های مختلف آلاینده سرب و ساختارهای مختلف در جذب و نگهداری فلز سنگین بررسی شده است که مشاهده می¬شود استفاده از خاکستر بادی و زئولیت سبب تغییر در مکانیزم¬های نگهداری آلاینده سرب شده¬است. در بخش بعدی مقدار نگهداشت آلاینده سرب با آزمایش TCLP مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج افزودن خاکستر بادی و زئولیت در ترکیبات مختلف چسباننده سبب افزایش تأثیر مکانیزم تثبیت و افزایش محدوده pH نسبت به نمونه¬های شدت¬بخشی نشده در آزمایش TCLP شده است. پس pH مهمترین عامل در آزمایش TCLP است. نتایج نشان داده است که ترکیبات مختلف 10% افزودنی سیمانی، با وجود توصیه¬های متداول در تثبیت ژئوتکنیکی، برای تثبیت/جامدسازی خاک بنتونیت آلوده در تمامی غلظت-های Pb مطالعه شده، مناسب نیست. در نهایت آنالیز ریزساختاری نمونه¬ها با انجام آزمایش پراش پرتو ایکس (XRD) که می¬تواند معیاری برای تأیید نتایج سایر آزمایش¬ها باشد، انجام شده است.

فایل: ّFile: تنزيل فایل